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斯倫貝謝公司 2017 年推出一種三套件水力壓裂裝備。這套新裝備已在北美非傳統(tǒng)資源開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮著作用。世界最大的油服公司這樣說(shuō)道，增長(zhǎng)強(qiáng)勁的水平井作業(yè)要求未來(lái)的壓裂設(shè)備需要與傳感器技術(shù)和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流功能相結(jié)合。
 
裝備創(chuàng)新
 
這種水力壓裂設(shè)備被稱(chēng)作“自動(dòng)激勵(lì)傳送系統(tǒng)”，主要由三部分組成，一是用來(lái)處理沙子或支撐劑的垂直筒倉(cāng)，二是用來(lái)混合和水合沙子或支撐劑的加工拖車(chē)，三是一套用來(lái)將帶壓的壓裂液導(dǎo)入井口的輸 送 管 匯； 每 部 分 原 型 設(shè) 備 在 進(jìn)入商業(yè)化服務(wù)前都在油田使用了一年，在那段時(shí)間，幫助向水平井注入 了 近 10 億 磅（ 約 45.36 萬(wàn) 噸）的沙子。
 
投送管閥上的黃色驅(qū)動(dòng)器是該裝置自動(dòng)化能力唯一的外露標(biāo)志，無(wú)需人工干預(yù)執(zhí)行閥門(mén)打開(kāi)或關(guān)閉，這樣也會(huì)避免或消除高壓風(fēng)險(xiǎn)，可以節(jié)省時(shí)間。這一新產(chǎn)品生產(chǎn)線將成為斯倫貝謝公司與威德福公司合資企業(yè)的一部分，兩家公司共同組成他們的聯(lián)合壓裂車(chē)隊(duì)。該產(chǎn)品大范圍采用了自動(dòng)化技術(shù)，有助于一些先進(jìn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，這意味著石油和天然氣生產(chǎn)商利用他們先進(jìn)的設(shè)備和自動(dòng)化技術(shù)來(lái)減少施工人員和作業(yè)時(shí)間，將更多的時(shí)間用于鉆井和完井作業(yè)。根據(jù)斯倫貝謝公司的估算，輸送管匯的自動(dòng)化功能可以使每個(gè)壓裂時(shí)段的作業(yè)時(shí)間縮短達(dá) 15 分鐘，這聽(tīng)起來(lái)好像沒(méi)有節(jié)省多少時(shí)間，但當(dāng)今的水平井平均每口有超過(guò) 20 多個(gè)壓裂時(shí)段，這些分鐘數(shù)加起來(lái)每月可高達(dá)兩天。
 
斯倫貝謝油井服務(wù)部設(shè)備投資經(jīng) 理 Terence Goettsch 解 釋 說(shuō)，這些收益體現(xiàn)了該公司 4 年前開(kāi)展的一項(xiàng)嘗試，旨在查明公司在油田作業(yè)中效率低下的原因；他說(shuō)道：這項(xiàng)工作包括檢查“現(xiàn)場(chǎng)每一分鐘或每一秒花費(fèi)的時(shí)間，弄清楚為什么我們沒(méi)能在任何時(shí)間點(diǎn)上做的更 富 有 成 效。 我 們 發(fā) 現(xiàn)，2012 和2013 年我們開(kāi)始意識(shí)到絕大多數(shù)的問(wèn)題都與設(shè)備有關(guān)”。Goettsch 先生說(shuō)，主要問(wèn)題出在混合和水合裝置，該裝置是用來(lái)配制壓裂用化學(xué)藥劑的，所出的問(wèn)題耽擱了大量時(shí)間，導(dǎo)致施工延遲；為了縮短延遲的時(shí)間，公司還注意到一個(gè)問(wèn)題，那就是沙子和后勤物流管理還存有改進(jìn)的空間。
 
以增加可靠性名義做出的一項(xiàng)改變是，相比依靠液壓控制或柴油電機(jī)驅(qū)動(dòng)的老式裝置，改進(jìn)后的混合和水合裝置是全電動(dòng)的，這一舉措加上廣泛使用的傳感器技術(shù)和分析軟件，展現(xiàn)出斯倫貝謝公司是如何熱衷于提高其資本密集型設(shè)備資產(chǎn)壽命的。斯倫貝謝連續(xù)油管與驅(qū)油服務(wù)部副總裁 Oscar Javier Rodriguez說(shuō)：“在過(guò)去，壓裂設(shè)備的施工策略是依靠統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來(lái)維持其運(yùn)行計(jì)劃的，或者是簡(jiǎn)單地使用設(shè)備直到其損壞為止”。現(xiàn)在，隨著大量的大型設(shè)備監(jiān)測(cè)技術(shù)的普及應(yīng)用，隨時(shí)可提供給服務(wù)公司，采用實(shí)時(shí)性能分析與預(yù)防維護(hù)戰(zhàn)略，這將變得更容易，更符合成本效益。
 
設(shè)備合二為一
 
為了改進(jìn)混合和水合裝置，斯倫貝謝公司將其重新設(shè)計(jì)為一個(gè)裝 置，取代了過(guò)去需要兩人的工作，現(xiàn)在僅需要一人就能操作的設(shè)備，這名操作人員在控制軟件的協(xié)助下能夠操控整個(gè)流程，確保適量的壓裂液泵入井下，裝置內(nèi)置的傳感器報(bào)出性能數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)反饋到斯倫貝謝新的 24 小時(shí)設(shè)備監(jiān)控中心。如 果 一 個(gè) 關(guān) 鍵 部 件 顯 示 出 疲勞跡象，可能預(yù)示著出現(xiàn)了比正常溫 度 更 高 的 情 形， 分 析 軟 件 會(huì) 向監(jiān) 控 中 心 的 維 護(hù) 專(zhuān) 家 報(bào) 警 提 示，Goettsch 先生說(shuō)：“此時(shí)，我們可以提前計(jì)劃，這可能意味著我們可能需要送另一套裝置前往現(xiàn)場(chǎng)，或者讓我們的機(jī)械和電氣師到現(xiàn)場(chǎng)去看看實(shí)際出現(xiàn)了什么問(wèn)題，也許可能出現(xiàn)了一個(gè)閥門(mén)沒(méi)有正確關(guān)閉之類(lèi)的簡(jiǎn)單問(wèn)題”。但斯倫貝謝的安全條例規(guī)定，禁止因某人糊涂或不清楚打開(kāi)了不該打開(kāi)的閥門(mén)這類(lèi)失誤事件的發(fā)生，如果發(fā)生了此類(lèi)情況，則意味著核查問(wèn)題前整個(gè)泵入作業(yè)必須停下 來(lái)。
 
Goettsch 先 生 說(shuō)：“ 我 們必須將所有人員驅(qū)離至這片作業(yè)區(qū)域之外，但與此同時(shí)，我們也不想終止作業(yè)”。為了做到這些，閥門(mén)上安裝了啟動(dòng)裝置，以便工作人員能從一個(gè)安全控制室遠(yuǎn)程打開(kāi)或關(guān)閉某個(gè)閥門(mén)。分析軟件還能通過(guò)自動(dòng)配對(duì)，消除哪個(gè)閥門(mén)連接著哪條管線的疑慮，因?yàn)樗鼈兪沁B接著的，而且由于不需要人工調(diào)整閥門(mén)，壓力泵入裝置可以更快的啟動(dòng)，為一次壓裂時(shí)段做好準(zhǔn)備。用常規(guī)設(shè)備完成這項(xiàng)工作只需要幾分鐘，但由于當(dāng)今的水平井平均有 28 個(gè)壓裂時(shí)段，所以時(shí)間加起來(lái)比 2008 年以 來(lái) 增 加 了 220% 的 時(shí) 間。
 
2008年是許多現(xiàn)代壓裂技術(shù)構(gòu)思與設(shè)計(jì)的時(shí)期。Rodriguez 先生強(qiáng)調(diào)，這種特殊的效率回饋給作業(yè)者有意義的時(shí)間。他說(shuō)：“當(dāng)你在每一個(gè)壓裂時(shí)段剪掉 10~15 分鐘的時(shí)間，你每月就能為你的壓裂車(chē)隊(duì)節(jié)省 2 天的時(shí)間，這會(huì)讓你執(zhí)行更多的壓裂作業(yè)”。
 
庫(kù)存管理
 
由 4 個(gè)分離筒倉(cāng)組成的筒倉(cāng)裝置大約有 60ft（18.3m）高，最大容 量 為 100 萬(wàn) 磅（453.6 噸）， 大約是 20 卡車(chē)沙子的容量，自動(dòng)系統(tǒng)將沙子上推進(jìn)入筒倉(cāng)，傳感器進(jìn)行重量測(cè)量，操作人員知道沙子的去向，到底購(gòu)買(mǎi)了多少沙子，實(shí)際送來(lái)的沙子是多少等出入庫(kù)管理數(shù)據(jù)。還要對(duì)卸載前和卸載后的卡車(chē)進(jìn)行稱(chēng)重， 這是一項(xiàng)新添加的庫(kù)存管控。
 
Rodriguez 先生說(shuō)，沙子有時(shí)會(huì)濕著被送到某個(gè)地方，這使得沙子很難被全部卸下，卡車(chē)帶著未卸完的濕沙子駛離現(xiàn)場(chǎng)，卡車(chē)槽內(nèi)有時(shí)剩有多達(dá) 30% 的沙子。其他一些服務(wù)公司使用筒倉(cāng)裝置已有多年，人們知道，筒倉(cāng)系統(tǒng)有一些好處，包括緩解場(chǎng)地?fù)砣瑴p少二氧化硅粉塵暴露接觸到作業(yè)員工，傳統(tǒng)的替代方法是使用氣動(dòng)壓縮空氣裝置將沙子從卡車(chē)槽中吹出，該裝置被稱(chēng)作“沙頭”，通過(guò)一根軟管將沙子吹入存儲(chǔ)容器。
 
這一過(guò)程不僅容易產(chǎn)生二氧化硅粉塵，還需要 30 分鐘到 1 小時(shí)時(shí)間完成一輛卡車(chē)的卸貨作業(yè)。“沙頭”還有另一個(gè)缺點(diǎn)，需要幾名工人參與作業(yè)，有些人只能等在一旁，等待沙子完成傳送。相比之下，斯倫貝謝的筒倉(cāng)系統(tǒng)只需要一名員工進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)操作，以每分鐘 5,000 磅（2.27 噸） 的 速 度 作業(yè)，卡車(chē)就可將一整車(chē)沙子卸入筒倉(cāng)，然后迅速離開(kāi)井場(chǎng)，如果是兩側(cè)裝卸，卸沙速度可提高至每分鐘10,000 磅（4.54 噸）。